无功补偿编码投切

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1、随着中国经济的快速发展，无功补偿滤波装置的市场需求也在快 速的增长。无功补偿的设计容量随着变压器的装机容量增大而增加，目前，大多 数在建和已建成的项 目中无功补偿装置实际应用中均采用传统的等容补偿方式 一般来说传统的补偿方案都只有一种编码方式即相等固定容量（1：1：1.:1） 循 环投切，电网所需要补偿的容性无功功率的数值往往是连续的不分等级的，受硬 件条件的限制补偿装置提供的容性无功功率通常都是有限的几种等级数值，这是 一 对供需矛盾，这对矛盾在系统负载比较小的时候表现更为突出，现举例说明 如下:如某用户有一只630 KVA的变压器，设计补偿总容量为200Kvar,用20Kvar 的的电容器

2、组共10只，控制器采用市面上常用的JKG型控制器，此控制器的控 制物理量是功率因数，目标功率因数投入门限是滞后 0.92，切 除门限是滞后 0.99,在晚上的某时刻发现系统功率因数为滞后0.60,视在功率为12.5KVA，感 性无功功率为10Kvar，控制器不停的进行来回投切动作。分析其根本原因是由 于负载很小，单组电容器的容量（20Kvar）远远大于系统所需补偿容量（10Kvar） 所致，当控制器没有投入电容器组系统功率因数是0.6,根据JKG型控制器控 制原理系统功率因数低于目标功率因数时控制器必须投入电容器组，当电容器组 投入后多补偿了 10Kvar的容性无功 功率，使得补偿后的功率因数

3、从感性的0.60 变成了容性0.6,由于JKG型控制器的切除功率因数门限是滞后0.98,所以控制 器又需切除刚投入的电容器 组，这样就不停地来回重复动作。专业术语叫投切 震荡，其弊端有两点:第一频繁而无意义的投切动作大大缩短了电容器组和电容 器投切开关的使用寿命，第二电力 系统虽然安装了无功补偿装置却达不到预期 的补偿效果。一台2000KVA的变压器补偿容量大致需要600千乏左右，按常 规等容补偿设计为单路30+30千乏10路分主辅两台柜子由一台补偿控制器进行 控制投切（有的用二台控制器分别投切），单回路投切电容器容量约在60千乏， 电容器组的单回路容量相对比较大，当投入电网使用后往往会出现2

4、 种不正常的 问题:1、 当补偿装置的控制器采用功率因数为控制物理量时，在负载比较小时 很容易出现投切震荡现象；2、当控制器采用无功功率为控制物理量时，在负载 比较小的时候很 容易出现补偿装置不能投入电容器，或达不到用户设置的目标 功率因数等现象。实际上这些不正常的现象背后最根本的原因就是电容器的单回 路容量设计过大造成 的，很多经常深入生产一线的无功补偿工程设计人员在实 际应用中也发现了这种现象，也明白了这现象发生的原因，他们在以后的无功补 偿设计中也对电容器的容量 设计都会考虑采用不等容的设计思路，也就是说在 整个无功补偿滤波装置中既采用容量小的电容器也有容量大的电容器组，由具有 容量搭配

5、数法的补偿控制器进行容 量的大小搭配来满足负荷对无功功率时刻变 化的需求。以上现象大部分用户都会遇上，不同的是情况有轻有重而已，这 个问题也是每个用户不可回避的实际问题。对于为了适合电网负载大小变化而进行电容器容量大小搭配的做 法在这里被称为不等容补偿，实践证明，进行容量的大小搭配来满足负荷对无功 功率时刻变化的需求 方法是非常可行的。但如何能解决所有的问题，问题就出在如何搭配电容器容量的大小，关键还是控制器的搭配算法是否合适,目前市面 上提供用户进行不等容设计 的补偿控制器大致分为二大类：1、每只电容器都需要通过控制参数进行预置，用户可以自行设置电 容器容量的大小；2、每只电容器之间都有严格

6、的比例关系，这种关系叫编码，有多种 编码可供用户选择，当第一只电容器容量确定后，其余的电容器容量也就确定了. 所以用户只要 通过控制参数预置第一只电容器容量即可。在这里输出编码的概 念是指控制器输出电容器组投切控制信号的方式，而输出方式直接与电容器组容 量的大小搭配方式有 关。既然是编码那么电容器容量的大小就不能随意给定， 它应符合一定的编码规则。电力系统对无功功率的需求其大小变化是无法预知的，实际测量 其可操作性也非常差。但我们可以以不变应万变，如果有一台补偿装置它可以输 出任意大小的无功功 率，那么不管电力系统对无功功率的需求如何变化，都可 满足需求，这就是我们追求的理想补偿目标。然而就目

7、前的无功补偿技术而言， 大致存有以下几点情况：1、采用等容量补偿在经济性，可靠性，自身功率消耗及维护的方便 性方面其综合指标是最高的，由于等容方案因为容量的组合、元件采购、制作工 艺、售后服务等 因数的简便便原因，这也是为什么这种方法被广泛应用的主要 原因。任何事物都是俩面性的，它的缺点就是不能连续的线性的输出无功功率，2、采用自行搭配设置电容器容量的大小的不等容投切补偿方案和传 统的等容补偿方案相比补偿精度得到了提升，但运算过程速度相对没有编码投切 功能来得快；3、采用编码投切由于每只电容器之间都有严格的比例关系，电容器 容量设计必须严格按照比例定义的关系进行搭配，一方面比例关系是由小到大，

8、最常用的编码投切关系有以下几种：Pr1=1:2:2:2:2.:21:2:4:4:4.Pr3=:4Pr2=1:2:4:8:8.:81:1:2:2:2.Pr5=:2Pr4=1:1:2:4:4.:41:1:2:4:8.Pr7=:8Pr6=1:2:3:3:3.:31:2:3:6:6.Pr9=:6Pr8=1:1:2:3:3.:31:1:2:3:6.:6Pr10=以上几种编码投切关系在容量搭配、补偿精度，投切路数都已经很 是不错了，但在实际应用中还是存有一定的不足，比如这种比例关系当第一只电 容器容量确定后， 其余的电容器容量也就确定了，因此当第一只电容器容量设计过大则按比例关系后面补偿容量要么过大，当第

9、一只电容器容量设计过小则按 比例关系后面补偿容量要么过小，难以达到补偿容量的设计要求。由于编码的 关系总容量很难和设计图纸标注的补偿容量整值相吻合，使得成套厂很难做到和 招标文件中规定的补偿容量值。但我们可以通过科学合理的设计来弥补这些方面的不足。我们通过 高新技术，将上面二大类不等容的设计思路进行了兼容，推出了无功补偿滤波装 置的核心控制中心，无功补偿谐波综合测控终端VPFE3的不等容补偿优化投切 方案能创造性地解决以上问题，编码投切+随意搭配电容器容量大小的组合优化 投切功能，实现了精细投切和快速投切的完美结合。该补偿方案弥补了现有等 容投切和二大类不等容投切方案的不足。要解决以上问题我们

10、认为只要做到三点即可：第一补偿装置的控制器投切物理量必须取无功功率；第二所有电容器组不能取等容量，应进行大小搭配； 第三控制器应具有自动挑选合适电容器容量，能连续的输出线性无功功率的能力。 而VSK品牌的VPFE型控制器的优化投切方案就具备这三点，在实际应用中发挥 着意想不到的效果。案例解决1、我们用VPFE3型控制器的不等容优化补偿方案用来解决上面提到的 案例问题，根据案例电网参数的特点，补偿总容量为200Kvar，采用编码比例 关系+随意设置容量的综合补偿方案：1： 2： 4： 8： X： X： X： X （X为随意设置 搭配容量 值），第一回路取5kvar，第二回路取lOkvar，第三回

11、路取20kvar，第 四回路取40kvar，第五回路至第九路取20kvar,第拾回路取25kvar,共10只电 容器组总容量为200Kvar。当电网需要10kvar时控制器只要投入第二回路即可， 当需要15kvar时只要投入第一第二回 路即可，当需要20kvar时只要投入第三 回路即可。投入容量的选择VPFE3可自动一不完成。由于VPFE3采用无功功率控 制电容器组的投切，所以他没有投切震荡问题。案例解决2、我们用VPFE3型控制器的不等容优化补偿方案用来解决上面提及 常用的2000KVA变压器补偿容量为600Kvar的案例问题，二种补偿方案容量搭 配见下表：补偿输出冋略12345678910

12、11L2采用常换等容循坏 投切补偿方案60&0606060&060GO&0&000采闭编码比例关系 卜随迓设置容呈的 综合孙偿方案1020408030606060GOGO6060两种补偿模式对比不难发现：采用常规等容循环投切补偿方案的投切精度最小单位为60kvar,等容循环投切不管负载如何变化则每个回路投入和切出的阶级都 将保持在60kvar,而采用编码+随意设置容量的综合补偿方案的投切精度最小为lOkvar,使无功 补偿系统能跟随负载的频繁变化而真正做到快速平滑的无功补偿。VPFE3不等容补偿方案每个输出回路的电容器值的容量设计关系VPFE3-12型控制终端共12回路输出分别，编号21、22

13、、23. -32；按规则控制输出端子的对应容量设计关系如下表所示。补偿输脚惴12345G7891011L2补偿方案）编码设置1： 2： 4：根据实际负荷情况设计 不同的补偿编码关系 通常为 2.55:10:20 5:10:20:4015;30;60;120（腕肛）5-辽回賂电容器容凰可根据补偿 总容虽大小进行任意设置J：以设 置为等容；乜町以设置为不等容， 容量设番范围为1-50CKvar （乏】补偿投切方案124SXX工XX每Id路补偿容量5LO204050505Q5050505050VPFE-12D控制器的工作原理VPFE采用功率因数和无功功率两个控制参数控制电容器组的投切， 当电网的功率

14、因数低于目标功率因数时，VPFE便计算将当前的电网的功率因数 提升到目 标功率因数时所需要补偿的无功功率，当所需无功功率大于单组最小 电容器组容量的0.65倍时就决定投入电容器组，经过用户定义的延时时间后， 如投入条件仍 然成立，控制器马上投入控制信号；当所需无功功率远远大于最 小电容器容量时，控制器可能一次性投入多只电容器组，为了满足电磁兼容的要 求，一次性投入多只 电容器组的总容量不大于补偿系统最大单只电容器容量， 一次性的到位补偿，避免了多余的投切环节提高了电容器投切开关和电容器的寿 命；当补偿无功功率小于单 组电容器最小值的0.65倍时，VPFE3将拒绝投入。 为了应对电网负载变化比较

15、快的场合，VPFE3使用延时时间内的无功功率平均值 作为投切电容器组时 的无功依据。不同补偿方案的无功功率输出对比方案一、采用常规等容循环输出补偿方案:输出回谿12345678910lj12辅出編码(1：3：1：1)1111J1111111电容殍射(Kr)30:活3030303030SO3030序号补穗容虽步进】SOKytir,步进260 Kvar9步进390 Kvar步进4120 Kvar歩进5150 Kvar界进白180 Kvar*210 Kvar步进&240 Kvsir*步进9270 Kvr歩进W300 Kvar步进II3.30 Kvar3&Q Kvbt上图为补偿总容量360Kvar,采

16、用传统的等容循环投切，补偿精度最小为30Kvar, 要达到补偿容量为360 Kvar时需要投入12步补偿回路。方案二、采用不等容编码补偿输出补偿方案:输岀1111路L234567891012输出編码345678910 ii 12补偿方案 (l:2:4:8:X:X:K.)编 码 设 置编 码 设 置编 码 设编 码 设置5-12凹路可根抓补偿容虽大小进行 任意设置,可以设誉为等容，也可以设置 为不等容.容显设逍范IE为1-500千乏， 最大程度地满肚了电力工程大容虽设计 的要求。电容容虽(kvar)10204080505050505()505050序号补偿容量-步进1lOkvar-步进220kv

17、ar步进330k var-步进440k var步进550kvar步进660k var步进770kvar步进8801cvar步进990kvar-步进10lOOkvar步进11120kvar步进1215()kvrar-步进13ISOkvar步进142(X)kvar-步进15220kvar步进16280kvar步进17300k var步进18320kvar步进1935()kxrar步进2040kvar步进21450kxrar步进22SOOkvar步进23550kxrar电容容虽(kvar)1020406060808080808080步进24600kvrara步进25650kvar-步进2&7()0k

18、vrara步进27750kvar电容容量(kvar)153060120&0808080100100100155步进2&8(X)kvrar步进29SSOkvar-步进309(M)kvar补偿方案米用编码+随意设置电容器组容量后补偿精度可达到5kvar15kvar, 12步补 偿回路，补偿容量设计不受局限，可跟据用户容量大小的要求设置不同的容量组合并大大减少补 偿的回路数（可节省电容器组投切开关）。本方案的最大优点：运算投切速度快,补偿精度高和电容器容量可任意灵活设计,可满 足任何场合的无功补偿的要求,做到大小容量皆宜,平滑线性补偿效果,节能性和可靠性更高。典型共补二次电路示意图T/m-u (X)t总汗关V.IFEI尖血呪护益HLS1丰潯保护器Me n i i i iVSKV3GQ4叫叩1 0klEFL1-3乂注口抵碾拥谎到VRFfVZUJjfitsSdl-HI-VHLSYIf SfTC：动愆tl連授訓齐戈